NIIEFA 和 MISIS 创建了一种用于热核反应堆的新型复合材料

来自NUST MISIS和JSC NIIEFA的科学家成功展示了使用混合增材制造技术生产双金属材料的方法。这种具有改进性能的钨铜复合材料将被用于聚变工厂中的等离子体组件(PFC)。

研究表明，这种钨和铜制成的复合材料在热物理和机械特性方面不逊色于通过经典方法制造的类似材料。然而，通过混合添加剂技术，可以实现更有效的散热并提高热性能，同时延长了循环寿命。

MISIS大学校长Alevtina Chernikova表示，MISIS大学在俄罗斯材料科学领域处于领先地位，其科学家所开发的技术已应用于包括高科技行业在内的各个行业。此次，由年轻科学家Stanislav Chernyshikhin博士领导的研究小组开发了一种用于国产热核反应堆的新型复合材料。

钨因其高熔点和物理溅射阈值能量以及低氢同位素保留率而被认为是面向等离子体的组件的主要材料之一。然而，其高硬度和脆性使得加工难度加大。传统技术通常使用粉末冶金方法，但这种方法无法制造复杂轮廓的产品。

增材制造技术，特别是选择性激光熔化(SLM)技术，能够以高分辨率合成复杂形状的零件，成为金属产品增材制造最流行和应用的方法之一。然而，由于熔化温度高、会形成非熔合缺陷、微裂纹以及装置中各种部件过热，使用SLM方法生产钨产品是一项艰巨的任务。

NUST MISIS团队在研究激光合成钨的条件后，成功获得了96.7%的固体样品相对密度。他们首先制造了类似于弯曲网格或波浪的钨螺旋骨架结构来制造双金属材料，然后在高达1350°C的温度下让铜渗透到金属基体中，并现场监测该过程。

机械测试表明，该复合材料比纯钨更具延展性，可以承受高达35%的变形而不被破坏。此外，大学科学家与JSC NIIEFA一起在宽温度范围(高达800°C)内进行了热扩散率测量，发现随着结构晶胞尺寸的减小，热扩散率略有下降，但同时强度特性增加。

未来，研究团队计划继续生产COP原型并进行热负载循环测试，以模拟接近热核装置真实运行条件的影响。